第32卷第11期2011年11月
环境科学ENVIRONMENTAL SCIENCE
Vol．32，No．11
Nov．，2011
巢湖表层沉积物中磷赋存形态的时空变化
徐康1，刘付程2，安宗胜1，高毅1，韩曦1，孙庆业
1*
（1.安徽大学资源与环境工程学院，合肥230601； 2.淮海工学院测绘工程学院，连云港222005）
摘要：以巢湖表层沉积物为对象，采用欧洲标准测试委员会框架下发展的SMT 分离方法分析总磷（total phosphorus ，TP ）、有机磷（organic phosphorus ，OP ）、无机磷（inorganic phosphorus ，IP ）、铁铝磷（NaOH-P ）、钙磷（HCl-P ）等磷形态的含量，利用ArcGIS 9.2和地统计学软件GS +5.3进行空间数据和插值处理，探讨了巢湖表层沉积物中磷的形态分布特征及来源．结果表明：①沉积物中TN 、TP 和有机质含量的季节变化较小，
在空间上均表现出西半湖含量高于东半湖的分布特点；C /N 比率在21.35 28.19之间（平均值为24.94），表明巢湖的入湖污染物主要以面源污染为主．②巢湖表层沉积物中TP 含量的变化范围为528.90 1385.71mg
·kg －1，IP 为主要赋存形态（占TP 的质量分数为55.78% 79.86%）．③巢湖表层沉积物中，OP 含量为169.05 841.24mg ·kg －1，东、西半湖OP 含量分别为376.02mg ·kg －1和406.53mg ·kg －1（占TP 的质量分数为47.49%和36.28%）；NaOH-P 含量为33.77 411.37mg ·kg －1，东、西半湖含量分别为108.37mg ·kg －1和276.30mg ·kg －1（占IP 的质量分数为21.73%和33.12%）；HCl-P 含量为194.95 477.45mg
·kg －1，东、西半湖HCl-P 含量分别为321.71mg ·kg －1和338.08mg ·kg －1（占IP 的质量分数为64.50%和40.53%），是IP 的主要组成部分．④冬春季节OP 含量高于夏秋季节，而夏秋季节HCl-P 和NaOH-P 含量高于冬春季节．
关键词：巢湖；沉积物；磷；形态分布；标准测试程序
中图分类号：X131.2
文献标识码：A
文章编号：0250-
3301（2011）11-3255-09收稿日期：2010-12-07；修订日期：2011-04-11
基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（2008ZX07103-003）
作者简介：徐康（1987 ），男，硕士研究生，主要研究方向为环境修
复技术，
E-mail ：kxu@ecologycn．org *通讯联系人，E-mail ：sunqingye@ahu．edu．cn
Spatial and Temporal Variations of Phosphorus Forms in Surface Sediments of Chaohu Lake
XU Kang 1，LIU Fu-cheng 2，AN Zong-sheng 1，GAO Yi 1，HAN Xi 1，SUN Qing-ye 1
（1.School of Resources and Environmental Engineering ，Anhui University ，Hefei 230601，China ； 2.School of Geodesy ＆Geomatics Engineering ，Huaihai Institute of Technology ，Lianyungang 222005，China ）
Abstract ：Total phosphorus （TP ），inorganic-phosphorus （IP ），organic-phosphorus （OP ），Fe /Al-bound phosphorus （NaOH-P ）and Ca-bound phosphorus （HCl-P ）in surface sediments of Chaohu Lake were measured ，using the standard measurement and test （SMT ）procedure of phosphorus forms in freshwater sediments．ArcGIS 9.2and goestatistics software GS +5.3were applied to process the spatial data and interpolation．Results showed that no significant seasonal variation of TN ，TP and organic matter contents in sediments were presented ，and the western lake had higher contents of TN ，TP and organic matter than those in eastern lake ；the C /N ratios varied from 21.35to 28.19，with average value of 24.94，which demonstrated the dominance of non-point source pollution．The TP contents in surface sediments ranged from 528.90to 1385.71mg ·kg －1，and the main form of TP in sediments was IP （accounted for 55.78%-79.86%of TP ）．The OP in sediments ranged from 169.05mg ·kg －1to 841.24mg ·kg －1，with eastern lake and western lake were 376.02mg ·kg －1and 406.53mg ·kg －1，respectively （accounted for 47.49%and 36.28%of TP ）；the NaOH-P contents in sediments ranged from 33.77mg ·kg －1to 411.37mg ·kg －1，with eastern lake and western lake of 376.02mg ·kg －1and 406.53mg ·kg －1，respectively （accounted for 21.73%and 33.12%of the IP ）；the HCl-P contents ranged from 194.95mg ·kg －1to 477.45mg
·kg －1，with eastern lake and western lake 321.71mg ·kg －1and 338.08mg ·kg －1，respectively （accounted for 64.50%and 40.53%of the IP ），which was the main species of IP．The OP contents was high in spring and winter compared with summer and autumn ，while the contents of HCl-P and NaOH-P in summer and autumn were higher than those in spring and winter．Key words ：Chaohu Lake ；sediments ；phosphorus ；distribution form ；standard measurement and test （SMT ）
磷是湖泊生态系统中初级生产力的主要影响因子之一，而过剩的磷又会导致湖泊的富营养化
［1，2］
，因此人们对其在湖泊生态系统中的循环非常关注．湖泊沉积物作为湖泊湿地生态系统生源要素的重要源与汇
［3］
，在促进湖泊富营养化的进程中扮演着十
分重要的角色．已有的研究表明，环境中的磷进入沉积物后并不只是简单地累积富集，而是随着氧化还原等环境条件的改变，磷的各种形态也相应地发生
一系列转化［4，5］
，通过研究湖泊沉积物中磷的形态
及分布特征，
有助于阐明磷输送、积累和再生等过程
［6 8］
，对湖泊内源治理及富营养化发生机制的研
环境科学32卷
究、治理蓝藻水华具有重要意义．
沉积物中不同形态磷的分级分离步骤源于土壤学中相应的化学方法，Chang等［9］首次采用磷分级提取法来区分磷的不同组分．近几十年来，该方法不断被修正和改进［10 14］，欧洲标准测试委员会框架下发展的SMT（standard measurement and test）分离方法［15］具有操作简单，各形态磷的测定相对独立，准确性好的特点，而且测定值之间可以相互检验，为许多学者所采用，如金相灿［16］、姚扬［17］、王晓丽［18］等利用SMT法检测太湖及黄河中上游表层沉积物磷的赋存形态变化．
巢湖是一个富营养化严重的浅水型湖泊，为我国重点治理的“三湖”之一．已有的研究表明，西湖区的TP含量明显高于东湖区［19，20］，外源磷的输入是导致西湖区磷含量较高的主要原因之一［21］，IP为TP的主要赋存形态．本研究采用欧洲标准测试委员会框架下发展的SMT分离方法检测巢湖表层沉积物中总磷、有机磷、无机磷、钙磷以及铁铝结合态磷含量水平，利用ArcGIS9.2和地统计学软件GS+ 5.3进行空间数据和插值处理，探讨了巢湖表层沉积物中磷形态的时空变化特征及来源，以期为巢湖沉积物中磷的生态风险评价和环境管理提供基础数据和理论依据．
1材料与方法
1.1研究区域
巢湖位于安徽省中部，地理坐标为北纬31?43' 31?25'，东经117?17' 117?52'，湖区面积760 km2，流域面积13486km2，是我国著名的五大淡水湖之一，也是巢湖市重要的饮用水源地［22］．流域属副热带季风区气候，多年平均年降水量1100mm，季节分布不均，局部地区5 9月降水量可占全年降水65%左右．巢湖流域地处江淮丘陵区，低山及丘陵岗地分布面积较大，水土流失严重［23］，流域内由地貌特征形成的33条河流呈放射状汇入巢湖．巢湖流域是安徽省的重要产粮区，农业用地约占60%［24］，农业面源污染比较严重．巢湖的主要污染物为总磷和总氮，巢湖流域由面源污染排放的总磷占排放总量的43.4%［25］．
1.2样品采集和处理
利用GPS全球卫星定位系统，于2008年2月、7月、10月和12月对巢湖18个点位利用面积为1/16m2的改良彼得生采泥器采集表层0 10cm沉积物样品，每个样点样品由4个平行样混合而成．
采
图1巢湖表层沉积物采样点分布示意
Fig．1Sampling sites of sediments in Chaohu Lake
样点布置如图1所示．泥样采集后立即放入约4?保温箱中保存带回实验室．样品经真空冻干后，研磨、过100目筛备用．
1.3样品分析方法
磷形态分析方法采用在欧洲标准测试委员会框架下发展的SMT分离方法［15］．该方法将磷分为5种形态，即NaOH-P（Fe/Al结合态磷）、HCl-P（Ca结合态磷）、IP（无机磷）、OP（有机磷）和TP（总磷）．其他理化指标的测定，均根据文献［26］中的有关规定，pH、电导率采用电极法测定（m
沉积物
?V
水
=1g?2.5mL），总有机质含量采用灼烧法（550?5）?测定，总氮采用凯氏定氮法测定．
1.4数据处理与制图表达
沉积物不同形态磷含量的描述性统计分析采用SPSS12.0完成．空间数据处理和插值主要是在ArcGIS9.2和地统计学软件GS+5.3下进行的．以采样点经纬度坐标为基础，运用ArcGIS9.2进行投影转换，生成以m为单位的平面km网坐标；在此基础上以不同形态磷含量作为变量，运用GS+5.3对其进行Kriging插值，插值结果再经ArcGIS9.2进行制图表达．
2结果与讨论
2.1基本理化性质
表层沉积物的基本理化性质见表1.沉积物的pH在5.95 7.61之间，春、夏、秋3季的pH平均值分别为7.12、7.25、7.04，大于冬季的pH平均值6.36.电导率在116 1161μS·cm－1之间，西半湖电导率大于东半湖；春、夏、秋3季的电导率平均值为315.22 430.48μS·cm－1，不到冬季电导率881.14μS·cm－1的一半．总氮、总磷和有机质含量
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11期徐康等：巢湖表层沉积物中磷赋存形态的时空变化
分别为567.00 1986.60mg·kg－1、528.90 1385.71mg·kg－1和2.12% 8.72%，不同季节的总氮、总磷和有机质含量相差较小，但西半湖的含量均比东半湖高出40% 50%．可能的原因是东、西半湖在污染物来源或数量上存在较大差别：一方面，西半湖接纳合肥市及周边城镇的工业、生活污水，大量营养物质进入湖泊；另一方面，杭埠河携带入湖的面源营养物质量远大于其他入湖河流［22］；再者，20世纪60年代建坝造闸后，巢湖成了半封闭性水域，水流减缓，因风向和较高的营养水平导致西半湖蓝藻频发，死亡藻类的长期累积也导致沉积物中营养物质含量增高［20］．
沉积物中C/N比值对物质来源具有指示意义，高的比值（如＞20）常表示有机质来源于地表径流携带的陆源植物残体［27］，巢湖表层沉积物中C/N 比在21.35 28.19之间，平均值为24.94，表明了巢湖的有机质主要源自流域的地表径流所携带的有机质．相关分析表明，沉积物中总氮、总磷、有机质含量之间相关系数分别为R
TN-OM
=0.88和R
TP-OM
= 0.91，说明沉积物中总氮、总磷与有机质具有同源性，这一结果也表明了目前巢湖水体污染主要来自于流域内的农业及农村的面源污染．
表1巢湖表层沉积物的理化性质1）
Table1Physicochemical property in surface sediments（Mean?S．D．）
季节湖区pH
电导率
/μS·cm－1
总氮
/mg·kg－1
总磷
/mg·kg－1
有机质
/%
春季东半湖7.19?0.16321.69?59.24956.31?199.91795.53?117.47 4.02?1.26西半湖7.06?0.13472.00?102.901652.00?149.481171.14?91.33 6.09?0.37
夏季东半湖7.17?0.13382.70?82.171032.88?301.02846.05?98.34 4.53?1.32西半湖7.33?0.18478.20?96.921453.48?442.121067.41?189.407.06?2.17
秋季东半湖7.07?0.25233.85?58.04949.85?276.59753.62?86.57 4.40?1.16西半湖7.00?0.32396.60?34.361523.20?229.701081.18?97.06 5.92?0.88
冬季东半湖 6.31?0.36767.08?197.10992.92?203.08771.70?90.04 4.06?0.88西半湖 6.42?0.24995.20?141.921416.80?198.581162.74?167.60 6.57?0.55
1）西半湖为7个采样点平均值，东半湖为11个采样点平均值
2.2沉积物中的TP含量分布
由图2可以看出，巢湖表层沉积物TP含量在各个季节波动较小，春季（983.33mg·kg－1）含量最高，夏季（956.73mg·kg－1）和秋季（917.40mg·kg－1）含量依次降低，冬季（967.22mg·kg－1）含量略有上升．沉积物中TP含量在空间上表现出东、西湖区含量较高，而湖中部（8 11和17、18号点）含量较低的分布特点，这与张敏［21］和屠清瑛［22］等的研究结果相一致．西半湖TP含量较高一方面与接纳合肥市及周边城镇的工业废水、生活污水有关，另一方面与杭埠河、丰乐河、南淝河等入湖河流带来的大量非点源污染有关［23，28，29］．东半湖TP含量较高可能有2个原因，一方面巢湖北部震旦系与寒武纪砂页岩中含有磷矿床，不断地被各种形式开采［22］，导致这一湖区沉积物中磷含量较高；另一方面，巢湖东半湖靠近巢湖市，人口的递增和城市的发展导致污染加重，排放大量的污染磷．
从图2可以看出，靠近1、14和15号点的双桥河、杭埠河和南淝河入湖河口处TP含量相对于附近区域较高．来自巢湖市的污水通过双桥河进入巢湖，来自合肥市的污水经南淝河注入巢湖，而杭埠河流域林木植被遭到破坏，水土流失十分严重［30］．3条河流携带的大量磷在入湖河口处的堆积是导致河流入湖口区域总磷含量较高的主要原因．
2.3沉积物中OP的含量分布
在本研究中，不同季节OP含量依次表现为：春季（569.44mg·kg－1）＞冬季（397.06mg·kg－1）＞夏季（344.53mg·kg－1）＞秋季（254.08mg·kg－1）．巢湖20世纪70年代以来日益加剧的富营养化刺激了藻类生产力的提高，这段时间内藻类和细菌是湖泊沉积物中有机质的主要来源［31］．在夏秋季节容易暴发蓝藻，水华优势蓝藻铜绿微囊藻能够显著增加沉积物磷的释放量［32］；冬春季节由于蓝藻的死亡分解，使得沉积物磷含量增加．东、西半湖的OP含量分别为376.02mg·kg－1和406.53mg·kg－1，其所占TP的质量分数分别为47.49%和36.28%，富营养化严重的西半湖OP含量只是略高于富营养化相对较轻的东半湖，甚至很多点还低于东半湖．原因可能是OP在湖泊沉积物中活跃程度较低［33］，其主要来源于沉积物中各种有机物，只有在有机物矿化以后才能被释放出来，也相对较难被生物利用［34］，因此东、西湖区OP含量相差不大．
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环境科学32
卷
图2
表层沉积物中总磷的季节性变化
Fig．2
Seasonal variations of total phosphorus in surface sediments
图3表明，无论是东半湖还是西半湖，4个季节基本上表现为从湖滨自湖心OP 含量呈增加趋势．沉积物中OP 含量的这种变化可能与有机质的分解有关
［34］
，在风浪较大、溶氧量较高的浅水区域有机质分解速率较高，导致OP 降低；而在水深较深、下层缺氧的湖心区域，有机质分解速率较低，导致OP 含量相对较高．2.4
沉积物中IP 的含量分布
IP 主要指沉积过程中吸附在沉积物上的溶解态磷酸盐与水体中部分金属离子结合后以不同形态存在的磷，
OP 也可在微生物作用下分解成IP ［20］．在SMT 方法中，IP 为NaOH-P 与HCl-P 之和．从图4中可以看出，IP 在春、夏、秋3季含量接近，为675.59 698.55mg ·kg －1，冬季则下降为597.94mg ·kg －1．与西半湖相比，东半湖不同季节IP 含量变化较小．在西半湖，
春季时IP 含量最高达905.21mg ·kg －1，冬季时IP 含量最低至765.39mg ·kg －1；在东半湖，夏、秋季节IP 含量较高，为548.51mg ·kg －1和533.64mg ·kg －1，春、冬季节IP 含量较
低，为482.35mg ·kg －1和430.49mg ·kg －1．全湖沉积物中，
IP 占TP 的质量分数为55.78% 79.86%，表明巢湖沉积物中的磷以IP 为主，这与潘成荣［20］
和
马雪艳
［35］
等的研究结果相一致．
比较图3和图4可以看出，巢湖表层沉积物中IP 和OP 的含量变化基本上呈相反的变化趋势．在西半湖的南淝河、十五里河入湖河口附近，OP 的含量相对低于湖心区域，
而IP 含量则高于湖心区域，杭埠河入湖河口区域在秋冬季节也表现出类似的现象．2.5
沉积物中NaOH-P 的含量分布
SMT 法分离出的NaOH-P 即Fe /Al 结合态磷，
指的是与Fe 、Al 等金属氧化物结合，并能与OH －、有机配体所交换的P ，可以被碱溶解［36，37］
，当沉积
物中的氧化还原环境发生改变时，
NaOH-P 可以转化成可溶解性磷，通过间隙水进入上覆水体，对湖泊水质产生重要影响
［38］
．数据分析表明，巢湖东半湖
NaOH-P 含量的均值为108.37mg ·kg －1，西半湖NaOH-P 含量的均值为276.30mg ·kg －1，分别占IP
8
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11期徐康等：
巢湖表层沉积物中磷赋存形态的时空变化
图3
表层沉积物中有机磷的季节变化
Fig．3
Seasonal variations of organic phosphorus in surface
sediments
图4
表层沉积物中无机磷的季节变化
Fig．4
Seasonal variations of inorganic phosphorus in surface sediments
9
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图5
表层沉积物中铁铝磷的季节性变化
Fig．5
Seasonal variations of NaOH-phosphorus in surface
sediments
图6
表层沉积物中钙磷的季节变化
Fig．6
Seasonal variations of HCl-phosphorus in surface sediments
623
11期徐康等：巢湖表层沉积物中磷赋存形态的时空变化
的21.73%和33.12%，表明巢湖西半湖磷污染的状况要比东半湖严重；在4个季节中，秋季NaOH-P 含量（232.81mg
·kg －1）＞夏季（210.37mg ·kg －1）＞冬季（186.11mg ·kg －1）
＞
春季（140.04
mg ·kg －1）．随着沉积物中TP 含量的增加，NaOH-P 含量总体上也在增加，其所占TP 质量分数为4.77% 34.84%．
从图5可以看出，在西半湖从十五里河和南淝河入湖河口向西南方向4个季节基本上呈现出逐渐降低趋势，靠近十五里河和南淝河的14号点NaOH-P 最高．NaOH-P 被认为是可为生物所利用的磷，与人类活动有关，主要来源于生活污水和工业废水
［15］
．西半湖（尤其是靠近十五里河和南淝河入湖
区域）较高的NaOH-P 含量揭示了来自合肥市的生活污水和工业废水等外源磷向巢湖的输入．与西半湖相比，东半湖不同季节的NaOH-P 含量在空间上发生的变化相对较小，这也说明巢湖东半湖受生活污水和工业废水等影响相对较小．图7
巢湖表层沉积物各形态磷的质量分数
Fig．7
Proportion of various forms of phosphorus in the surface sediments
2.6
沉积物中HCl-P 的含量分布
HCl-P 是生物不可利用的磷，不易被释放进入上覆水
［39］
，来源于碎屑岩或本地自生
［15］
．在巢湖水体中，西半湖表层沉积物中HCl-P 含量（338.08mg ·kg －1）略高于东半湖（321.71mg ·kg －1）；HCl-P 的季节变化表现为：夏季（412.51mg
·kg －1）＞秋季（361.64mg ·kg －1）＞冬季（286.67mg ·kg －1）＞春季（258.74mg
·kg －1）．东、西半湖HCl-P 占IP 质量分数的64.50%和40.53%，表明HCl-P 是巢湖表层沉积物中IP 的主要组成部分．
研究表明，HCl-P 在低pH 值下活性较强［40］，在本研究中，春、夏、秋3季沉积物处于中性pH 条件
下（表1），
使得上覆水和沉积物表层中的Ca 2+
容易与CO 2－3形成CaCO 3沉淀，从而促进其与PO 3－
4的
共沉降作用
［41］
，导致表层沉积物中HCl-P 含量较冬
季时高，
而冬季表层沉积物微酸性的pH 导致的HCl-P 低于其他季节（图6）．
一般认为，沉积物中NaOH-P 的含量要高于HCl-P ［42］，但在本研究中，不论在时间上还是空间分布上，除秋季14、16点与冬季16点外，其它所有采样点沉积物HCl-P 的含量都比NaOH-P 的含量高．在西半湖NaOH-P 与HCl-P 的含量分别为276.30mg ·kg －1和338.08mg ·kg －1，东半湖分别为108.37mg ·kg －1和321.71mg ·kg －1．本研究中巢湖表层沉积物中HCl-P 含量水平较NaOH-P 含量高的多，其原因可能与巢湖流域富含磷矿的地层有关．在巢湖北岸的肥东县和巢湖市交界处桥头集—西山驿一带，广泛分布着一套古老的含磷变质岩系，主要矿石类型为磷灰岩
［43］
，该区域高强度的矿产资源开发、
植被破坏，导致严重的水土流失．富含矿物态磷的土壤颗粒经降雨冲刷至湖体，不仅导致表层沉积物中HCl-P 增加，而且造成巢湖水体磷负荷量的升高．2.7
各种形态磷的比例及其相关性
各个季节不同形态磷占TP 的质量分数见图7.图7表明，巢湖表层沉积物中的TP 总体上以IP 为主，
IP 和OP 分别占磷总量的55.57% 79.86%与21.47% 66.62%；在无机磷中，HCl-P 高于NaOH-P．不同季节OP 、HCl-P 和NaOH-P 表现出一定差异，
冬、春季节OP 含量高于夏、秋季节；与OP 季节变化相反，表层沉积物种HCl-P 和NaOH-P 在夏秋季节所占的比例上升，而在冬春季节下降．
在沉积物中HCl-P 活性较低，而NaOH-P 的活性较高
［44］
，根据Rydin ［36］
的研究，湖泊沉积物中大
约50% 60%的OP 可被降解或水解为生物可利用磷形态，
是湖泊系统中重要的“磷蓄积库”．若以NaOH-P 和60%的OP 之和估算为生物可利用磷，则在本研究中，巢湖沉积物中生物可利用磷的含量为140.23 722.11mg ·kg －1，平均为385.71mg
·kg －1，1
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环境科学32卷
占TP含量的43.07%．可见巢湖沉积物中生物可利用磷的含量以及在TP中所占的比例均较大，说明沉积物中磷的潜在可利用性较大，对于上覆水潜在释放风险较大．较高的总磷及生物可利用磷的含量，再加上强烈的水动力作用及环境因子频繁变化，将会促使沉积物中磷作为内源向上覆水体释放．相关分析表明，巢湖表层沉积物中TP与NaOH-P呈极显著正相关（r=0.927，P＜0.01）；TP 与OP（r=0.438，P＜0.05）以及TP与HCl-P也呈显著正相关（r=0.521，P＜0.05），表明巢湖表层沉积物中TP含量的增加与NaOH-P、OP和HCl-P的增加密切相关．金相灿等［45］在对长江中下游湖泊和Ruban等［44］对Bort-les-Orgues Reservoir的研究中也发现，沉积物中TP含量的增加主要来自NaOH-P，其次是OP，而HCl-P的贡献只占很小一部分．
3结论
（1）巢湖表层沉积物中TN、TP和有机质含量的季节变化较小，但在空间上均表现出西半湖高于东半湖；表层沉积物中高的C/N比率表明巢湖的有机质主要源自流域的地表径流所携带的有机质；西半湖较高的NaOH-P含量表明该湖区沉积物还受到生活污水和工业废水等外源磷输入的强烈影响．（2）表层沉积物中具有较高含量的OP，但IP 为表层沉积物中磷的主要赋存形态；在无机磷中，HCl-P含量高于NaOH-P，HCl-P是巢湖表层沉积物中IP的主要组成部分；较高的HCl-P含量与巢湖流域特殊的富磷地层及流域内的水土流失有关．（3）沉积物中TP、OP、IP、HCl-P和NaOH-P 含量在空间上均表现为西半湖＞东半湖，其中在十五里河口和南淝河口区域TP、IP、HCl-P和NaOH-P均表现出较高的含量，而OP则表现为从湖滨到湖心OP含量呈增加趋势；不同形态的磷在季节变化上表现为，冬春季节OP含量高于夏秋季节，而夏秋季节HCl-P和NaOH-P含量高于冬春季节．
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气温的时空变化规律 1.气温的日变化规律 一天中气温变化规律，主要由大气得到热量（地面辐射）和失去热量（大气辐射）的差值决定。 地面的热量主要来自太阳辐射；大气（对流层）的热量直接来着地面。 （1）太阳辐射：最强时为当地地方时12时。 （2）地面辐射：当地地方时为12点时，地面获得的太阳辐射热量大于地面损失的辐射热量，地面热量盈余，地面温度仍在升高。当地地方时大约午后1点左右，地面热量由盈余转为亏损，地面温度为一天中最高值。 （3）大气温度：当地地方时大约午后2点左右，地面已经通过辐射、对流、湍流等方式把热量传给大气，此时气温达到最高值。随后，太阳辐射继续减弱，地面热量持续亏损，地面温度不断降低，气温随之也不断下降。至日出后，地面热量由亏损转为盈余的时刻，地面温度达到最低值，气温也随后达到最低值。因此气温最低值总是出现在日出前后。 2.气温的年变化规律 由于地面吸收、储存、传递热量的原因，气温在一年中的最高、最低值，也并不出现在辐射最强、最弱的月份，而是有所滞后。 3.全球气温水平分布规律 （1）气温从低纬向各纬递减。太阳辐射是地面热量的根本来源，并由低纬向高纬递减。受太阳辐射、大气运动、地面状况等因素影响，等温线并不完全与纬线平行。 (2)南半球的等温线比北半球平直。南半球物理性质比较均一的海洋比北半球广阔，气温变化和缓。 （3）北半球1月份大陆等温线向南（低纬）凸出，海洋上则向（高纬）凸出；7月份正好相反。在同一纬度上，冬季大陆比海洋冷，夏季大陆比海洋热。同一纬度的陆地与海洋，热的地方等温线向高纬凸出，冷的地方等温线向低纬凸出，即“热高冷低”。 （4）7月份，世界值热的地方是北纬20-30大陆上的沙漠地区，撒哈拉沙漠是全球炎热中心，1月份，西伯利亚是全球的寒冷中心，世界极端最低气温出现在南极洲大陆上。 二、等温差线 1、气温的日变化 (1)气温的日变化 一天中气温随时间的连续变化，称气温的日变化。在一天中空气温度有一个最高值和一个最低值，两者之差为气温日较差。通常最高温度出现在14～15时，最低温度出现在日出前后。 由于季节和天气的影响，出现时间可能提前也可能落后。比如，夏季最高温度大多出现在14～15时；冬季则在13～14时。由于纬度不同日出时间也不同，最低温度出现时间随纬度的不同也会产生差异。气温日较差小于地表面土温日较差，并且气温日较差离地面越远则越小，最高、最低气温出现时间也越滞后。 (2) 气温的日变化与农业生产 在农业生产上有时需要较大的气温日较差，这样有利于作物获得高产。因为，日较差大就意味着，白天温度较高，而夜间温度较低，这样白天叶片光合作用强，制造碳水化合物较多，而夜间呼吸消耗少，积累较多，作物产量高,品质好。 (3)影响气温日较差的因素有： 气温的日变化规律，主要是由太阳辐射在地表面上有规律的日变化引起的，同时也受纬度、季节、地形、下垫面性质、天气状况和海拔高度等因素的影响。
2012年11月内蒙古科技与经济N ov ember2012 第21期总第271期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.21T o tal N o.271黄河干流表层沉积物磷形态研究 王 峰1,陈茂林2,张 志2,郭博书2 (1.山西省电力公司电力通信中心,山西太原 030001;2.内蒙古师范大学化学与环境科学学院,内蒙古呼和浩特 010022) 摘 要:采用改进的Rut t enberg法研究内蒙古段黄河干流表层沉积物中磷形态的分布特征,计算了生物可利用磷,并探讨了磷对河流和海洋产生的可能影响。 关键词:磷的形态;表层沉积物;内蒙古;黄河 中图分类号:X522(226) 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)21—0057—04 磷是海洋生物赖以生存的生源要素之一,在合适的光照、温度、pH值、硅及其他营养物质充分的条件下,藻类光合作用的总反应式为:106CO2+ 16NO3-+HPO42-+122H2O+18H++能量+微量元素→C106H263O110N16P+138O2[1]。根据L eibig最小因子定律,植物的生长取决于外界供给它们养分最少的一种或两种因子,通常认为地球拥有丰富的碳资源,因此氮、磷元素往往成为浮游植物生长的限制因素,氮不足可由生物固定海水中的氮气获得,所以,磷更易成为限制因素。由于浮游植物大约以16∶1的比例吸收氮、磷,低于或高于这一比例就会形成氮或磷限制,所以,1958年Redfield提出大洋水中氮、磷比为16∶1[2],一直沿用至今。孟春霞2004年调查了黄河口及邻近海域的氮、磷比值[3],黄河口邻近海域水体中N∶P比值为111,其中表层水体中N∶P比值为150,底层水体N∶P比值为53。黄河口内水体中N∶P比值为684,高于20世纪80年代黄河下游可溶性无机氮(DIN)与可溶性无机磷(DIP)的DIN/DIP的平均值503[4]。当时测得DIN含量升高(18.33 mo l/L～308.34 m ol/L),而DIP含量降低(0.08 m ol/L～0.47 mol/L),从而使黄河口内的氮/磷比值发生变化,这可能是由于黄河磷元素的输入源发生了变化。 河流输送是海水中磷的主要来源,河流不断向海水中输送大量的磷,成为有机生命存在和发展的基础。Zhang对中国主要河流中磷的入海通量进行了估算[5],鸭绿江、大辽河、滦河、黄河、长江、岷江、九龙江和珠江中磷的输入通量分别为1.3×106、16.1×106、2.1×106、14.8×106、529.1×l06、47.1×106、5.1×106、和237.3×106mo lyr-1。河流向海水中输送的磷主要以颗粒态形式存在,在一些河流中颗粒态磷占的比例达到90%以上。黄河是我国第二大河流,以输沙量多、含沙量高而举世闻名。黄河多年经流量占流入渤海经流量的78%。黄河沉积物是磷酸盐积累和间歇性再生的重要场所,在一定条件下,沉积物具有“源”和“汇”效应,向水体释放或吸附磷酸盐。 磷在沉积物——水界面的迁移转化和交换机制受到磷形态的影响。为了更全面的评价黄河沉积物向水生态系统的供磷能力,更好的理解沉积物中磷的循环过程,必须对沉积物中磷的形态、数量、再生过程及机制等进行全面的较深入的研究,以弄清黄河口及其邻近水域近几年产生磷限制的原因所在。黄河每年向渤海输送约4.8亿t泥沙,它是影响磷的迁移、转化和生物可利用性的重要载体,有关黄河沉积物磷的形态研究很少,此研究是国家973计划项目“高混浊河口水域的生物地球化学过程”前期工作的一部分内容。 1 实验部分 1.1 样品采集 表1采样站位 站位名称东经(E) 北纬 (N) 高度 (H,m) 精度 (m)宁夏石咀山106°47′01.3″39°14.4′45″1082.0 4.3 内蒙古乌海106°47′54.2″39°41′25.7″1063.0 4.8 内蒙古临河107°25′59.2″40°44′21.8″1028.0 6.1 乌拉特前旗108°37′50.0″40°43′28.6″1012.0 6.9 包头大桥109°54′82.7″40°31′88.9″998.57.1 喇嘛湾111°24′48.8″40°02′16.5″978.5 5.2山西兴县张家湾110°52′15.5″38°30′47.1″766.07.0 柳林三交镇110°40′36.5″37°18′15.8″615.0 5.0 壶口瀑布110°26′39.3″36°08′57.3″444.015.1 芮城大禹渡110°45′04.3″34°39′21.9″318.0 5.0 陕西潼关110°16′91.3″34°36′64.8″319.0 5.4 三门峡111°09′72.2″34°48′36.8″31428 5.4郑州花园口113°39′55.9″34°51′45.8″81.1 6.3 山东济南116°59′39.6″36°43′63.7″23.58.0 垦利黄河口119°00′31.3″37°45′58.7″0.87.6 渤海浅海119°17′05.9″37°43′92.9″-2.0 6.3 ? 57 ? 收稿日期:2012-09-21 基金项目:国家自然科学基金资助项目20467002。 作者简介:王峰(1980-),男,工程师,现就职于山西电力公司,从事通讯工程和计算机化学工作。
第16卷第1期极地研究Vol.16,No.1 2004年3月CHIN ESE JOURNAL OF POLAR RESEARCH March2004 研究论文 南极海冰的时空变化特征 马丽娟 陆龙骅 卞林根 (中国气象科学研究院,北京100081) 提要 依据Hadley中心提供的全球海冰密集度格点资料,利用诊断分析方法,对近35年来南极海冰的时空变化特征进行了研究。研究表明,在南极地区,海冰平均北界和海冰总面积的变化基本一致,可以用海冰北界来研究南极海冰的时空变化特征。南极海冰最多和最少期分别出现在9月和2月;威德尔海和罗斯海地区海冰最多、变化最大,南极半岛地区海冰最少,变化也小;近35年来环南极地区的海冰有明显的减少趋势。南极海冰变化的时空多样性十分明显,存在着5个变化不同的区域,其中有两个区域近35年来海冰范围扩大,面积增加,而另三个区域则海冰范围缩小,面积减少。不同区域的海冰都存在着较明显的2—3年和5—7年主振荡周期。南极海冰时空变化特征的研究对进一步认识南极地区海2冰2气相互作用的物理过程,讨论南极海冰变异与大气环流和天气气候的关系有重要意义。 关键词 南极海冰 数学诊断 时空变化 全球变化 1 引言 全球气候变化是当今举世瞩目的重要课题,南极地区是全球气候变化的关键区和敏感区。科学家们目前正力图从此发现全球气候变化的前兆。极地是地球大气热机运转的冷源所在地,其海洋和大气状况对于全球大气环流和天气气候变化具有重要作用。南极地区是全球地2气系统的主要冷源之一,而赤道地区则是全球地2气系统的主要热源(周秀骥,陆龙骅等,1996)。旋转地球上冷热源的非均匀分布,正是产生大气环流的直接原因。 海冰是南极地区最重要的大气环境特征之一。海冰的存在及其季节和年际变化,是极地海洋状况最显著和变化最大的特征。海冰所具有的高反射率及其对海洋与大气之间热量和水汽交换的抑制作用,以及海冰生消所伴随的潜热变化,对于极地和高纬度地区大气的热量收支有着至关重要的影响,进而影响极地大气冷源的强度。因此,极地海冰覆盖范围的变化可以通过影响极地大气冷源的强度而影响大气环流。另一方面,由于受极地海陆分布及洋流等因素的影响,海冰地理分布不均,导致极地各区域海冰对大气环流的影 [收稿日期] 2004年2月收到来稿。 [基金项目] 科技部基础工作专项资助。 [作者简介] 马丽娟,女,1979年生。中国气象科学研究院2001级硕士研究生。专业方向是极地气象与全球变化研究。
土壤养分含量以及存在形态和特点 土壤形态 一、根据在土壤中存在的化学形态分为 （1）水溶态养分：土壤溶液中溶解的离子和少量的低分子有机化合物。 （2）代换态养分：是水溶态养分的来源之一。 （3）矿物态养分：大多数是难溶性养分，有少量是弱酸溶性的（对植物有效）。 （4）有机态养分：矿质化过程的难易强度不同。 二、氮的形态与转化 1、氮的形态：（全氮含量0.02%——0.3%） （1）无机态氮：铵离子和硝酸根离子，在土壤中的数量变化很大，1—50mg/kg （2）有机态氮：A、腐殖质和核蛋白，大约占全氮的90%，植物不能利用； B、简单的蛋白质，容易发生矿质化过程； C、氨基酸和酰胺类，是无机态氮的主要来源。 （3）气态氮： 2、氮的转化： 有机态氮的矿质化过程：氨化作用、硝化作用和反硝化作用； 铵的固定：包括2：1型的粘土矿物（依利石、蒙脱石等）对铵离子的吸附；和 微生物吸收、同化为有机态氮两种形式。 土壤是作物氮素营养的主要来源，土壤中的氮素包括无机态氮和有机态氮两大类，其中95%以上为有机态氮，主要包括腐殖质、蛋白质、氨基酸等。小分 子的氨基酸可直接被植物吸收，有机态氮必须经过矿化作用转化为铵，才能被作物吸收，属于缓效氮。 土壤全氮中无机态氮含量不到 5%，主要是铵和硝酸盐，亚硝酸盐、氨、氮气和氮氧化物等很少。大部分铵态氮和硝态氮容易被作物直接吸收利用，属于速效氮。无机态氮包括存在于土壤溶液中的硝酸根和吸附在土壤颗粒上的铵离子，作物都能直接吸收。土壤对硝酸根的吸附很弱，所以硝酸根非常容易随水流失。在还原条件下，硝酸根在微生物的作用下可以还原为气态氮而逸出土壤，即反硝化脱氮。部分铵离子可以被粘土矿物固定而难以被作物吸收，而在碱性土壤中非常容易以氨的形式挥发掉。土壤腐殖质的合成过程中，也会利用大量无机氮素，由于腐殖质分解很慢，这些氮素的有效性很低。 三、磷的形态与转化 1、形态（土壤全磷0.01%——0.2%） （1）有机态磷：核蛋白、卵磷脂和植酸盐等，占全磷总量的15%——80%； （2）无机磷：（占全磷20%—85%） 根据溶解度分为三类 A、水溶性磷： 一般是碱金属的各种磷酸盐和碱土金属一代磷酸盐，数量仅为0.01—— 1mg/kg。在土壤中不稳定，易被植物吸收或变成难溶态。
收稿日期收稿日期：2013-05-23；修订日期修订日期：2013-12-09 基金项目基金项目：国家自然科学基金资助项目（41271144）、2013年度河南省政府决策研究招标课题（2013B053）资助。作者简介作者简介：刘静玉（1971-），男，河南林州人，副教授，博士，硕士生导师，主要从事城市-区域综合发展、城市规划与设计研究。E-mail:liujy@https://www.doczj.com/doc/1412072825.html, 中原经济区城市间相互作用时空格局演变研究 刘静玉，杨虎乐，宋琼，范晓霞 （河南大学区域发展与规划研究中心/环境与规划学院，河南开封475004） 摘要摘要：将中原经济区30个省辖市市区作为研究对象，按照由“线”→“点”→“面”的分析思路，运用引力模型、潜能模型与潜能得分模型、经济隶属度模型等各种模型，定量分析1990~2010年间中原经济区城市间相互作用时空格局的演变过程与特征。结果表明：城市间相互作用强度的时空差异明显。“线”层次上，城市间的引力和城市联结线数目的增多，逐渐形成辐射网络，引力和联结线数目的变化存在时空差异性。“点”层次上，通过“线-点”叠加分析，城市最大联结线数目增多和城市潜能等级提升的时空差异性明显。而且1990~2010年间各个城市潜能等级跃迁的时空差异明显。“面”层次上，近20多年来，区域中心城市没有变化，但4个中心城市的腹地变化明显，核心组团——郑州组团1990~2000年北扩，2000~2010年东扩；1990~2010年，潜能高值区域的空间收缩也表现出阶段性特征。关键词：城市间相互作用；城市潜能；中原经济区中图分类号中图分类号：F129.9 文献标识码文献标识码：A 文章编号文章编号：1000-0690(2014)09-1060-09 空间相互作用用以表达两地之间的相互联系程度[1]，城市间相互作用的研究始终是学术界的热点之一。相关研究可归纳如下：第一，研究方法不断更新，多采用定性[2~4]、定量[5~8]以及定性与定量[9,10]相结合的方法展开研究。由于城市间OD(Origin-Desti-nation)交通距离数据获取难度较大，而采用理论模型[11~13]计算相对简单，因此，随着理论[14~18]和模型研究的不断深入，计量模型不断更新[19~24]。第二，数据类型多样化。研究数据分为静态数据和动态数据。因为属性数据的易获取性，研究中多采用由城市属性数据诸如GDP 、人口、投资、城市空间或时间距离等组成的静态数据[25~31]。但属性数据不能直接反映城市之间的动态关系，因此，学者多从人流、物流、技术流、信息流、金融流等方面收集数据[32,33]，运用流数据进行研究[27,34~37]。但由于研究多为客货流总量数据[38]或铁路区段OD 数据（单元偏大、空间属性比较笼统），很少涉及城市间OD 数据，即使涉及也多采用替代指标[39]或推算的间接数据[40]。第三，计量模型多样化。计量模型是定量化研究的重要手段，传统的或改进的引力模型[22,41]、城市化曲线[42]、重力模型[20]、可达性模型[21]、地缘经济 关系分析模型[43]、中心职能强度指数模型[26]和城市流强度模型[44~49]是常用的计量方法。此外，相关系数、综合客货量模型[50]、投入-产出模型等也在相关研究中采用[51]。第四，研究内容不断细化。相关研究多从静态角度来研究城市体系某个时间断面上的 空间联系特征[40，52，53] ，并将空间联系细分为经济、 旅游、劳动力流动、行政、社会联系[26,50,54,55]乃至创新联系[56]等，其中以经济联系研究为主[57~60]。第五，主要研究邻近城市和城市群、城市带城市间的相互作用[26,43,45,46,48]，针对城市群的研究多集中 于长三角[61，62]、珠三角[26,43]和环渤海城市群[48,63]。 相关研究的主要特点是：第一，数据类型由大量使用静态属性数据，转向动态的流数据。第二，从定性描述转向定量刻画。定量模型表现出多样化趋势，传统模型及其改进模型依旧发挥重要作用，新的计量、数理模型不断引进。第三，不同尺度的城镇体系内部城市间相互作用是传统研究热点，经济联系活跃的邻近城市、发育较好的城市群与经济区域同样是研究的热点区域。第四，城市间作用机理辨析、经济空间划分、区域空间结构优化是相关研究的主要目的。当然，相关研究也存 第34卷第9期2014年09月 V ol.34No.9Sep.,2014 地理科学 SCIENTIA GEOGRAPHICA SINICA
MODIS论文：基于MODIS影像地表温度反演结果的年内时空特征研究 【中文摘要】近年来,随着科学技术的发展和环境的不断恶化, 人们开始越来越多的关注自己周围环境的温度变化,比如:温室效应、城市热岛等。这些例子所涉及的温度都是指气温,而气温的最直接和最主要热源为地球表面,所以,地温的研究也开始成为必要。地表温度综合了地-气相互作用过程中物质和能量交换的结果,精确地测定地表温度,对于全球气候变化的研究、灾害监测及资源管理都有非常重要的意义。对本地接收的MODIS HDF格式原始影像数据,进行去条带、几何校正和大气校正等预处理工作。在ENVI软件支持下采用idl语言编写局地地温劈窗算法,计算每幅影像每个像元的地表温度分布。原始影像为全景影像,为了提高程序运行效率,需要进行裁剪,按照研究区的具体范围边界,给定一个研究区的掩膜,按照该掩膜的尺寸进行数据裁切。将裁剪后的结果转换成点阵图,选择出大于200K的值,其它的值为无效值。采用克里金插值法进行插值,将1km分辨率插值重采样成100m×100m,对于已经裁剪好的栅格数据做统计分析。与NASA网站上公布的同期数据产品进行计算结果的对比分析,取得了比较好的结果。计算出每天的地温数据,将每日的地温影像进行旬、月的合成,结合研究区域分析地温的时空演... 【英文摘要】In recent years, as the development of science and technology, and the continuous deterioration of
environment, much more people began to concern their ambient temperature changes, such as: greenhouse effect, urban heat island and so on. The temperature involved in these examples is the air temperature, and the most direct and important heat source of the air temperature is the Earth’s surface, so the study of the ground temperature became necessary. Land surface temperature combines the matter and energy e... 【关键词】MODIS 地表温度反演原理时空变化规律 【英文关键词】MODIS land surface temperature retrieval theory spatial and temporal variation 【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848 【目录】基于MODIS影像地表温度反演结果的年内时空特征研究摘要4-5Abstract5-6 1 引言9-13 1.1 地表温度9 1.1.1 概念9 1.1.2 应用领域9 1.2 研究现状、研究方法和论文结构9-12 1.2.1 国内外研究现状9-10 1.2.2 研究方法10-11 1.2.3 论文结构 11-12 1.3 研究目的和意义12-13 2 研究区概况及数据源13-17 2.1 研究区概况13-14 2.1.1 地势与地貌13 2.1.2 水系与流域13-14 2.2 技术路线 14-15 2.3 数据源15-17 2.3.1 遥感数据及其参数 15-16 2.3.2 辅助数据16-17 3 地表温度反演
水体沉积物中磷形成规律 1 引言 随着国家政策支持和引导力度的加大，太湖富营养化的治理逐见成效，对太湖富营养化的研 究也逐步由外源性的污染控制转移到对内源性污染的关注，但外源性污染的控制依然不容忽视. 太湖流域污染性工业已经得到一定控制，但流域内生活污水、农业面源污染仍未得到有效的控制，而这些污染物均通过入湖河流排入到太湖中.太湖流域内村镇级的河流特别是断头浜均与入湖河 流水系相通，而这些河流长期受到沿岸农业面源污染、生活污水和人畜废水的影响，蓄积了大量 的营养物质，底泥淤积严重，有些则形成黑臭河流，对下游河流及湖泊的水体生态系统构成重要 的影响;此外，这些河流平时成为环保部门监测和治理的盲点区域，第一手资料仍然十分匮乏， 因此，要从污染源头抓起，使外源性污染得到一定控制. 沉积物是磷等营养物质的重要蓄积库，既可作为“汇”收集来自上覆水体中沉降、颗粒物、 运输等多种途径带来的污染物;也可在特定的环境条件下，沉积物作为“源”将污染物再次释放 到上覆水体中，从而引起水体二次污染.因此，对深受外源性污染影响的村镇级的河流特别是断 头浜给予关注外，其河流的内源性污染也不容忽视.沉积物作为内源性污染的重要来源之一，是 构成黑臭河流中重要的一部分.掌下浜(北段)是太滆南运河下游的自然支流之一，沿途与数条断 头浜相连，流域内由于农村居住分散，加上农村集体经济实力有限，缺乏有效管理和技术处理能力，基本无完整的生活污水收集系统和处理设施，农村生活污水、农业退水直接排入现有排水沟 渠塘及河道，导致河流污染日益严重，加上河道沉积物中污染物含量高，严重影响了太湖水质. 同时，目前对湖泊、入湖河流、入湖河口、城市内河及湖泊的外源性污染控制的研究较多，但对 农村地区的黑臭河流、断头浜的沉积物污染状况从外源和内源两方面研究相对较少. 因此，笔者从太湖流域农村黑臭河流中选取掌下浜(北段)作为典型研究区域，分析河道沉积 物中磷形态的分布特征及相关性，从日益加重的外源性污染和不容忽视的内源性污染两方面给予 评价，以期为河流污染现状和治理及太湖富营养化防治提供基础数据. 2 研究区域及方法 2.1 研究区域概况 掌下浜(北段)为太滆南运河下游的一条天然支流，全长约3 km，河段主要位于江苏省宜兴市周铁镇内，由北向南注入太滆南运河.河流两岸土地以农业用地和居住用地为主，随着区域经济 的发展和居民生活水平的提高，日益增长的生活污水和农业退水均未经处理直接排入河流，导致 河流污染日益严重. 2.2 采样点设置及样品采集 采样点的布设结合河流的特点，特别是农村村落分布及断头浜交汇处，从上游到下游共设13个采样点，样点具体布设如图 1所示.于2014年10月对掌下浜(北段)进行现场观测与采样，采 用口径为9 cm的柱状采样器(HYDROBIOS，德国)采集未经扰动的沉积物柱状样品，每个采样点均 随机采集3个样品，沉积物现场以5 cm分层，混匀后立即装入聚乙烯自封袋中，并同时运用有 机玻璃采水器采集相应点位距离水面30 cm深处的河水，一同放入冷藏箱中4 ℃保存，送往实验室处理.沉积物样品送至实验室后采用孔径1 cm的铁筛对底泥进行粗筛，以除去植物残体和贝类 等大颗粒物质，对筛过的底泥进行充分混匀，经冷冻干燥机(LABCONCO冻干机，美国)冻干后，玛瑙研钵充分研磨，过100目筛，放入玻璃瓶置于阴凉干燥处备用.采集的柱状沉积物均分为3层，即表层(0~5 cm)、中层(6~10 cm)、底层(11~15 cm).
土地利用时空变化特征及驱动力分析 摘要：基于1997-2010年土地利用变化数据，从土地利用类型的数量变化、土地利用程度的变化、土地利用的动态度、土地利用的经济效益变化等方面，对重庆市土地利用时空特征进行分析，从经济和社会两个方面定性分析了影响土地利用变化的人文驱动因素，主要包括经济利益、经济发展水平、产业结构、宏观政策、人口因素、交通因素等。结合1997-2010年重庆市相关数据，从定量角度分析表明，人口驱动因子和经济发展驱动因子是影响重庆市耕地面积变化的主要驱动因子。结合重庆实际，提出了大力发展外向型农业和“三高”农业既有利于经济社会发展，又能保护耕地和保障粮食安全的政策措施。 关键词：土地利用；一圈两翼；主成分分析；重庆市 重庆地处长江上游，目前正处于经济社会发展和城市化进程的加速时期，也处于全国统筹城乡配套改革试验区建设的关键时期与重点突破阶段，如何协调好建设、发展和吃饭的问题就成为了一个急需解决的问题。以往对重庆市土地利用变化分析只见于局部地区和小流域[1-5]，关于全市土地利用变化的研究也仅限于少数文献[6-9]。 本研究基于第二次土地调查数据，通过对相关文献阅读[10-15]，从多个角度更加详细地分析了重庆市1997-2010年这14年的土地利用变化，揭示其时空变化特征，并对影响土地利用变化的驱动机制进行分析，以期更加合理高效地配置土地资源，正确处理重庆经济社会发展与耕地资源保护、保障粮食安全提供理论依据。 1 重庆市土地利用时空变化特征 1.1 土地利用类型的数量变化 1997年直辖以来，重庆市土地利用格局迅速变化。①耕地面积1997-2010年逐年减少，每年平均减少7 031.46 hm2。耕地的占用主要是人们追求经济利益和人口增多、大力发展城镇经济产业、旅游业等政策的结果及重庆市直辖后城市化建设，由1997-2010年建设用地审批情况来看，每年建设用地均占用较大面积的耕地。②1997-2010年园地、林地面积呈逐年增加的态势。园地年均增加7 855.03 hm2，林地年均增加58 165.25 hm2。主要由于退耕还林、还园的政策及经济利益的驱动：一是脆弱的生态环境和三峡库区生态保护，实施森林工程和库周绿化带工程建设等改善生态环境；二是在市场经济条件下，园地的经济效益远p 1.2 土地利用程度的变化 区域土地利用程度变化是多种土地利用类型变化的综合结果，可以用土地利用程度综合指数来表征某一区域的土地利用程度，土地利用程度变化值可以表达为：
实验十九氮、磷 [实验目的] 1、试验并掌握不同氧化态氮的化合物的主要性质。 2、试验磷酸盐的酸碱性和溶解性。 [实验用品] 仪器：试管、蒸发皿、烧杯、酒精灯 固体药品：氯化铵、硫酸铵、重铬酸铵、硝酸钠、硝酸铜、硝酸银 液体药品：H2SO4(3 mo1·L-1，浓)、NaNO2(0.5mo1·L-1，饱和)、KI(0.1mo1·L-1)、KMnO4(0.1mo1·L-1)、HNO3(1.5mo1·L-1、浓)、NH4Cl(0.5mol·L-1)、HCl(浓6 mo1·L-1、2mo1·L-1)、 FeSO4(0.5mo1·L-1)、NaNO3(0.5mol·L-1)；H3PO4(0.1mo1·L-1)、Na3PO4(0.1mo1·L-1)、 Na2HPO4(0.1mo1·L-1)、NaH2PO4(0.1mo1·L-1)、AgNO3(0.1mo1·L-1)、CaCl2(0.5mo1·L-1)、 Na2CO3(0.5mo1·L-1)、Na4P2O7(0.1mo1·L-1)、HAC(2mo1.L-1)、无水乙醇、氨水(2mo1·L-1)、 蛋白水溶液（1%） 材料：pH试纸、冰、木条、铂丝(或镍铬丝)、红石蕊试纸 [实验内容] 一、铵盐的热分解 在一支短粗且干燥的试管中，放入1g氯化铵。将试管垂直固定、加热，并用湿润的pH试纸横放在管口，检验逸出的气体，观察试纸颜色的变化，继续加热，pH试纸又有何变化?同时观察试管壁上部有何现象发生?试证明它仍然是氯化铵。解释原因，写出反应方程式。 分别用硫酸铵和重铬酸铵代替氯化铵重复以上的实验,观察比较它们的热分解产物,写出反应方程式。根据实验结果总结铵盐热分解产物与阴离子的关系。 现象和解释 NH4Cl == NH3↑+ HCl↑ 湿润的pH试纸先变蓝，后变红。因为NH3比HCl轻。试管壁上部有NH4Cl生成。铵盐易溶、受热易分解。 (NH4)2SO4== NH3↑+ NH4HSO4 (NH4)2Cr2O7== N2↑+ Cr2O3+ 4H2O 二、亚硝酸和亚硝酸盐 1．亚硝酸的生成和分解 将1ml浓度为3mo1.L-1的硫酸溶液注入在冰水中冷却的1ml饱和亚硝酸钠溶液中，观察反应情
收稿日期收稿日期：2016-02-23；修订日期修订日期：2016-08-13 基金项目基金项目：国家自然科学基金项目(41601162、41571384)资助。[Foundation:National Natural Science Foundation of China (41601162,41571384).] 作者简介作者简介：贺三维(1987-)，女，湖北荆州人，博士，讲师，主要从事城市与区域发展研究。E-mail:sanwei.87@https://www.doczj.com/doc/1412072825.html, 通讯作者通讯作者：王伟武，副教授。E-mail:weiwuwang@https://www.doczj.com/doc/1412072825.html, 贺三维，王伟武，曾晨，等.中国区域发展时空格局变化分析及其预测[J].地理科学,2016,36(11):1622-1628.[He Sanwei,Wang Weiwu,Zeng Chen et al.Spatio-tem-poral Pattern of Economic Development and the Forecast in China.Scientia Geographica Sinica,2016,36(11):1622-1628.]doi:10.13249/https://www.doczj.com/doc/1412072825.html,ki.sgs.2016.11.003 中国区域发展时空格局变化分析及其预测 贺三维1,2，王伟武3，曾晨4，刘明辉1 （1.中南财经政法大学公共管理学院，湖北武汉430073；2.中南财经政法大学地方政府研究中心，湖北武汉430073； 3.浙江大学建筑工程学院，浙江杭州310058； 4.华中农业大学公共管理学院，湖北武汉430070） 摘要摘要：基于1997~2010年的全国省级、地级市和县级多尺度社会经济发展数据库，采用GIS 与空间统计学相结合方法，揭示了中国经济发展的空间格局及其动态演变特征及时空格局的尺度依赖性，并对未来经济发展空间格局进行合理预测。结果表明：①1997~2010年中国经济的空间中心位于河南省境内，并呈现出西北移动的趋势，出现沿海-大陆共生的经济空间格局并逐步均衡化。②经济发展空间格局具有较为显著的尺度效应，其分布重心、形状和方位在不同尺度上发生变化；总体而言，空间尺度越小，其经济重心越偏向西南方向，其空间分布形状越接近于正圆，主轴方位越偏东。③预测结果表明未来10~20a 中国经济重心会继续向北移动，略微偏向东部地区，京津冀、长三角等沿海城市群仍是未来中国经济发展的主要增长引擎。研究结果可以为各级政府制定区域发展政策提供科学的理论依据。 关键词关键词：经济发展；空间格局；多尺度；标准差椭圆；灰色预测模型中国分类号中国分类号：F129.9 文献标识码文献标识码：A 文章编号文章编号：1000-0690（2016）11-1622-07 区域经济差异一直是经济学家和地理学家关注的重点和难点。在理论研究方面，新古典增长理论、增长极理论、库兹涅茨曲线、内生性增长理论、循环累积因果论等主流经济学理论一般忽视经济 活动的空间性[1，2]。20世纪90年代以后，随着新经 济地理学的提出，许多经济学家开始重视空间因素的作用，强调经济活动的空间依赖性、空间异质性和空间集聚特征[3~5]。目前经济发展空间格局正成为区域差异研究的核心问题，越来越多的学者予以重视，研究成果日趋丰富，主要归纳为四大特点：①区域差异理论由关注收敛与分异、内生与外生问题，开始注重空间区位和空间布局对经济发展 的作用[6，7] ；②经济发展空间格局关注空间和时间两个维度，更注重空间格局的动态演变过程和规律[8，9]； ③研究尺度趋于多元化，由区域、省级、地级市等宏观中观尺度转向于县级等微观尺度[10]；④测度方法和技术手段日趋成熟，包括Moran ’s I 指数、局部Moran ’s I 指数、Geary ’s C 指数、热点分析、空间马 尔科夫链、探索性空间数据分析等[11~13]。然而，目前研究尚存在一些不足之处：①区域发展及差异等地理现象具有较强的空间尺度效应，基于多尺度对比和县级等微观尺度的研究尚不多[14~16]。②研究方法上，多采用地理空间方法（如探索性空间数据分析） 分析经济发展空间格局的集聚或扩散特征[17，18] 。它 侧重于空间数据的自相关问题，但忽略了空间数据的整体性、图像性以及空间格局之间的变异性[19]。因此，本研究将从省级、地级市、县级3个空间尺度上，采用空间格局统计方法来探讨中国经济发展的主体空间格局及其动态变化特征，并对比分析中国经济发展空间格局的尺度效应，结合灰色预测模型对未来中国经济发展进行时空格局预测，为相关政府部门制定发展政策提供理论依据。 1研究区域及研究方法 1.1研究区域及研究数据 为了揭示经济发展的空间尺度效应，研究以 地理科学 Scientia Geographica Sinica 第36卷第11期2016年11月 V ol.36No.11Nov.,2016
湖泊氮磷赋存形态和分布研究进展 许萌萌1，2张毅敏2高月香2彭福全2汪龙眠2吴晗2，3 (1.河海大学环境学院，南京210098，2.环境保护部南京环境科学研究所，南京210042，3. 常州大学环境与安全工程学院213164） 摘要：湖泊水体和沉积物中氮磷等营养盐的生物地球化学循环直接影响着湖泊的富营养化。所以全面了解氮磷等营养盐的含量分布特征及其来源，为湖泊富营养化的成因及氮磷迁移转化提供了科学的依据。目前，很多研究学者采用了野外采样、实验室分析和收集文献资料相结合的方法，研究了氮磷营养盐的形态含量及分布差异。 关键词：湖泊氮磷赋存形态分布特征 Advances in chemical speciation and distribution of nitrogen and phosphorus in lakes Xumeng Meng1,2Zhang Yimin2,Gao Yue Xiang2,Peng Fu Quan2,Wang Long Mian2,Wu Han2,3 Environment Department of Hohai University,Nanjing210098,2.Nanjing Institute of Environmental Sciences of,Ministry of Environmental Protection,Nanjing210042,3.Environmental and Safety Engineering Department of Changzhou University213164) Abstract:The biogeochemical cycles of nitrogen and phosphorus in the lake water and sediment directly affect the eutrophication of the lake.Therefore,a comprehensive understanding of the content distribution and source of nitrogen and phosphorus can provide a scientific basis for the cause of eutrophication and the migration and transformation of nitrogen and phosphorus.Currently,many researchers using a field sampling, laboratory analysis and the collection method of combining literature studied the content and distribution differences of morphology of nitrogen and phosphorus. Keywords:Lakes Nitrogen and phosphorus Chemical speciation Distribution characteristics 随着社会和经济发展，人为活动导致的湖泊污染已经成为当今世界面临的一个严重的环境问题，尤其是浅水湖泊的富营养化日益成为各国的主要环境问题。工农业废水大量排放，湖泊流域的水体及沉积物的污染问题日益突出，养殖水体尤为严重。水体氮磷营养盐含量过高易引发自身及外部水域的富营养化，严重时导致赤潮或水华频发。 沉积物承载着湖泊营养物质循环的中心环节，一方面对上覆水体起到净化水质的作用，另一方面又不断向上覆水释放营养盐发挥着营养源作用。沉积物氮磷主要来源于水体中颗粒有机物的沉降积累。水体中的氮磷进入沉积物都是要经过“沉降-降解-堆积”的3个阶段，自上而下呈现逐渐变小的趋势。但是由于各个地方物质来源组成、水动力环境、生物化学条件及生物种群等不同，使其含量在垂直分布变化上产生波动，从而反映出不同区环境的不同变化。上覆水的氮磷进入到沉积物中后，会发生明显的形态转化和再迁移作用，其“活性”取决于氮磷在沉积物中的形态[1]。当外源负荷受到控制后，沉积物作为内源污染源，其氮磷还可通过间隙水和上覆水进行物理、生物化学交换[2]。因此了解沉积物中的氮磷赋存和分布对防治富营养化，控制内负荷具有重要意义。养殖水域氮磷的赋存形态分布比较复杂，相关的研究很少。由于过量的污染物的排放，在低水位时期会超过洞庭湖湖自身净化的能力而对栖息于湖内的生物造成严重影响并危害到其生存[3]。 根据国内外调查研究的相关文献资料，湖泊流域的氮磷形态研究不仅仅局限在湖泊中，湖泊
文章编号:025322468(2000)20320332206 中图分类号:X144 文献标识码:A 模拟降雨条件下沉积物对磷的富集机理 晏维金,章申,唐以剑 (中国科学院地理研究所环境质量室,北京 100101) 摘要:通过模拟降雨径流实验,在72mm/h 的大暴雨条件下,研究侵蚀性颗粒从土壤中的径流流失过程及其对磷的富集作用和机理.结果表明,沉积物中不同粒径团聚体的组成和原来土壤中的组成有很大差异.径流流失的沉积物主要以0125mm 以下的团聚体为主.径流中80%以上的磷以颗粒态形式流失,而颗粒态磷的60%—90%随011mm 以下的团聚体流失.不同粒径团聚体对磷的富集作用和富集系数不同.模拟实验建立了沉积物富集系数与其累积流失量之间相关关系的经验模型:ln (ER )=1115—0122ln[SL ],来预测颗粒态磷的流失. 关键词:磷;颗粒态磷;富集系数;沉积物;团聚体;地表径流 Sediment enrichment mechanisms of phosphorus under simulated rain 2fall conditions Y AN Weijin ,ZHAN G Shen ,TAN G Y ijian (Institute of G eography ,CAS ,Beijing 100101) Abstract :The study on mechanisms of soil aggregates detachment by rainfall and loss by runoff was conducted to seek explanation for the enrichment of PP in eroded sediment and original soil (Meadow Drab S oil )in a rainfall simulation experiment with a constant rainfall rate of 72mm h -1.The results showed that the aggregate size distribution of the eroded sediment was drastically different to that of the original soil.More than 80%of total P transported by runoff was in the particulate form ,whereas 60%—90%of PP lost with finer aggregates smaller than 011mm.The study demonstrated that both the PP enrichment mechanism and enrichment ratio (ER )are different for different aggregate sizes.The ER for both larger aggregates (>011mm )and finer aggregates (<01045mm )is higher than that of intermediate one (011—01045mm ).The enrichment mechanism of larger aggregates is due to the higher pro 2portion of organic matter ,while the higher content of clay in finer sediment is responsible for that of finer aggregates.A simple en 2richment equation is proposed to predict the loss of PP :ln ER =1115—0122ln[soil loss]. K eyw ords :sediment ,phosphorus (P );particulate phosphorus (PP );aggregate ;enrichment ratio (ER );runoff 收稿日期:1999202203;修订日期:1999210211 基金项目:国家自然科学基金(批准号49801019);国家“九五”重大基金项目(批准号39790100)资助项目 作者简介:晏维金(1965— ),男,副研究员(博士后)在农业生产上,磷肥的投入是实现粮食增长的最有效措施之一.然而施入土壤中的磷肥,除少量被植物生长吸收外(约30%)[1],大量的磷肥在土壤中积累并随降雨径流由陆地向水生生态系统迁移,这不仅造成农业生产的损失,还加速受纳水体富营养化[2,3].磷随地表径流的流失从形态上分为颗粒态和溶解态两部分,颗粒态磷的流失主要是通过沉积物对磷的吸附作用而进行的.与土壤相比,沉积物有较高的含磷量,表明沉积物对磷有富集作用[4,5],这种富集作用,一方面决定于土壤中有机质对磷的吸附作用[6,7];另一方面决定于粘土的吸附作用[4],这二者都与土壤中的团聚体组成有关.从农田土壤中流失的沉积物由不同粒径的团聚体组成[8],而沉积物中团聚体的粒径组成与土壤类型[9],降雨径流过程[10]和土壤表面条件[11]有关,从而影响对磷的富集作用.此外,施肥对磷在土壤团聚体中的分布和富集作用影响很大[12].沉积物对磷的富集作用可用富集系数(Enrichment Ratio ,ER )表示,ER =[沉积物含磷 第20卷第3期2000年5月 环 境 科 学 学 报 ACTA SCIEN TIA E CIRCUMSTAN TIA E Vol.20,No.3May ,2000